JP2002355732A - マグネシウム又はマグネシウム合金加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工機内においてマグネシウム又はマグネシウ
ム合金粉末が所定水分量以下の粘土状態となることを防
止する。 【解決手段】マグネシウム合金加工機11には、加工機本
体16と、タンク17と、供給部18とが設けられている。加
工機本体16はケース19を備え、その下部にタンク17が配
設されている。ケース19には、加工用ロボット15と、テ
ーブル21と、供給部18からの水を供給するノズル22とが
設けられている。タンク17は、研磨機15ｂから噴射され
る水や、ノズル22から噴射される水を回収するように構
成されている。供給部18はポンプ14を備え、ポンプ14に
は、吸入用パイプ26と、吐出用パイプ27とが接続されて
いる。吸入用パイプ26は下流室17ａ内に挿入され、吐出
用パイプ27はノズル22に接続され、吸入用パイプ26を介
してポンプ14により吸入された水が、ノズル22からケー
ス19の内壁面に対して噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム又は
マグネシウム合金加工機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ペーパー加工やルーター加工等による研
磨で発生する微粉末状のマグネシウムは、反応性が高
く、燃焼しやすい。そのため、マグネシウムを使用して
形成された部品をバレル加工や磨き加工する際は、水を
用いる等してウェット状態で加工が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ウェット状
態でも徐々に水が蒸発して、マグネシウム粉末が所定水
分量以下の粘土状態になると、わずかなエネルギーで、
マグネシウム粉末の粒度と水分率との関係が、所定範囲
の際に、爆発的燃焼反応を促進する関係が存在すること
が、本出願人の実験により確認された。

【０００４】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、マグネシウム又はマグネシウ
ム合金加工機内において、マグネシウム又はマグネシウ
ム合金粉末が所定水分量以下の粘土状態となることを防
止できるマグネシウム又はマグネシウム合金加工機を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、マグネシウム又はマグ
ネシウム合金で形成されたワークを研削加工可能な加工
手段と、前記加工手段を覆うように設けられたケース
と、前記ケースに前記ワークを研削加工した際に排出さ
れる削りくずの付着を防止する付着防止手段とを備えて
いる。

【０００６】この発明によれば、付着防止手段が設けら
れたことにより、マグネシウム又はマグネシウム合金の
削りくず（粉末）が所定水分量以下の粘土状態となっ
て、ケース内に付着するのが防止される。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記付着防止手段は、前記ケースの
内面に対して水を供給する供給手段である。この発明に
よれば、供給手段によりケースの内面に水が供給され、
マグネシウム又はマグネシウム合金の削りくずがケース
の内面に付着するのが防止される。また、例えば、研削
加工の際に、研削液として油を使用する構成と比較し
て、供給手段からの水と油とが混ざることがないため、
水とマグネシウム又はマグネシウム合金の削りくずを分
離するのみで処理できる。また、この場合、ワークから
油を除去する工程が省略される。

【０００８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って
説明する。図１（ａ）は、マグネシウム合金加工機を示
す模式正面図であり、（ｂ）は、同じく模式側面図であ
る。図２は、マグネシウム合金加工機の加工機本体を示
す概略斜視図である。

【０００９】図１（ａ）に示すように、マグネシウム合
金加工機１１は、操作盤１２を備え、操作盤１２には制
御盤１３が配置されている。操作盤１２には、後述する
ポンプ１４の駆動の開始と停止とを指令するスタートボ
タン１２ａとストップボタン１２ｂとが設けられ、制御
盤１３には、後述する加工手段としての加工用ロボット
１５の駆動の開始と停止とを指令するスタートボタン１
３ａとストップボタン１３ｂとが設けられている。操作
盤１２の横に、加工機本体１６が設けられ、加工機本体
１６の下部にタンク１７が配設されている。また、図１
（ｂ）に示すように、マグネシウム合金加工機１１に
は、加工機本体１６と、タンク１７と、供給部１８とが
設けられている。また、マグネシウム合金加工機１１に
は、静電気を発生させないために、アース３３が設けら
れている。

【００１０】図１（ａ），（ｂ）に示すように、加工機
本体１６は、耐熱性、耐圧性及び水に対して耐腐食性を
有する材質、例えばステンレスで略箱状に形成されたケ
ース１９を備えている。ケース１９内には、マグネシウ
ム合金で形成されたワーク２０を加工するための加工用
ロボット１５と、ワーク２０を保持するテーブル２１と
が収容されている。加工用ロボット１５のアーム１５ａ
の先端部には、研磨機１５ｂが設けられ、研磨機１５ｂ
は、水を噴射しながら研磨加工ができるように構成され
ている。

【００１１】図２に示すように、ケース１９の内側の上
部には、後述する供給部１８からの水をケース１９の内
壁面に供給するための付着防止手段及び供給手段として
のノズル２２が、ケース１９の壁面に沿うように略四角
状に設けられ、その外周縁に孔２２ａが多数形成されて
いる。ケース１９の底部には、研磨機１５ｂから噴射さ
れる水と、ノズル２２の孔２２ａからケース１９の内壁
面に対して噴射される水とが、後述するタンク１７へ排
出できるように排出孔１９ｂが複数形成されている。ま
た、ケース１９の前側の壁面（図１（ｂ）での左側の壁
面）が扉１９ａを構成している。即ち、ケース１９と、
加工用ロボット１５と、テーブル２１と、ノズル２２と
で加工機本体１６が構成されている。

【００１２】図１（ｂ）に示すように、ケース１９の下
方には、ケース１９の底部と対応する位置が開放され、
かつ、横長に形成されたタンク１７が配設され、タンク
１７の底部に設けられた車輪２３により、タンク１７は
移動可能に構成されている。タンク１７は、ワーク２０
の研磨加工の際に研磨機１５ｂから噴射される水や、ノ
ズル２２から噴射される水を回収するように構成されて
いる。タンク１７の内部には、上流側（ケース１９側）
から順に、上部仕切板２４ａ及び下部仕切板２４ｂが設
けられ、下流側には、フィルタ２５が設けられている。
フィルタ２５を通過した後の水が回収されている箇所
が、下流室１７ａを構成している。また、下流室１７ａ
には排水用バルブ１７ｂが設けられ、タンク１７内に回
収された水を交換できるように構成されている。

【００１３】供給部１８は、ポンプ１４を備え、ポンプ
１４には、吸入用パイプ２６と、吐出用パイプ２７とが
接続されている。吸入用パイプ２６は下流室１７ａ内に
挿入され、吐出用パイプ２７はノズル２２に接続され、
吸入用パイプ２６を介してポンプ１４により吸入された
水が、ノズル２２からケース１９の内壁面に対して噴射
されるように構成されている。

【００１４】また、タンク１７及びケース１９の上面に
は、ワーク２０の研磨加工後の削りくずとしてのマグネ
シウム合金粉末と、水との反応により徐々に発生する水
素ガスを外部へ放散するため、図示しない逆止弁が備え
られたパイプ２９が、それぞれ設けられている。また、
パイプ２９には異物侵入を防止するカバー２９ａが設け
られている。

【００１５】次に、マグネシウム合金粉末と水分率との
関係について説明する。図３はマグネシウム合金粉末の
粒度とマグネシウム合金粉末に対する水分率との関係を
示すグラフであり、曲線より下側の領域において爆発的
燃焼反応可能な状態となる。

【００１６】ワーク２０には、例えば、ＭＤＣ１（ＪＩ
Ｓ規格分類（ＡＳＴＭ規格分類では、ＡＺ９１に相当す
る。））が使用され、これは、アルミニウムを９重量
％、亜鉛を１重量％含有しているマグネシウム合金であ
る。

【００１７】図３において、所定のマグネシウム合金粉
末の粒度に対して、曲線より下の範囲に相当する水分率
の際に、マグネシウム合金粉末と水とが反応して爆発的
燃焼反応可能な状態となることが、実験により確認され
た。この爆発的燃焼反応の際のマグネシウム合金粉末と
水との反応は、次式に示すように、マグネシウムと水と
の反応と、マグネシウムの酸化反応とが起こる。

【００１８】水との反応として、 Ｍｇ＋Ｈ₂Ｏ→ＭｇＯ＋Ｈ₂−７５ｋｃａｌ／ｍｏｌ Ｈ₂＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ−５７．８ｋｃａｌ／ｍｏｌ
であり、 酸化反応として、 Ｍｇ＋１／２Ｏ₂→ＭｇＯ−１４３．７ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌ である。

【００１９】マグネシウム合金粉末の粒度が約１３μｍ
で水分率が約３０重量％の場合には、爆発的燃焼が起こ
ることが確認された。しかし、水分率が同じ約３０重量
％でマグネシウム合金粉末の粒度が約５０μｍの場合に
は、燃焼は起こらないことが確認された。

【００２０】従って、研磨機１５ｂによるワーク２０の
研磨加工の際に、マグネシウム合金粉末が、爆発的燃焼
反応を促進する所定範囲の水分率とならないように注意
することが必要である。

【００２１】次に、上記構成のマグネシウム合金加工機
１１の作用について説明する。ワーク２０を研磨加工す
る際は、まず、扉１９ａを開いて、ワーク２０をテーブ
ル２１上にセットし、扉１９ａを閉じる。そして、操作
盤１２のスタートボタン１２ａが操作されると、ポンプ
１４が連続駆動を開始し、吸入用パイプ２６を介して下
流室１７ａの水が吸入され、吐出用パイプ２７を介して
ノズル２２の孔２２ａからケース１９の内壁面に対して
の水の噴射が開始される。

【００２２】次に、制御盤１３のスタートボタン１３ａ
が操作されると、加工用ロボット１５の研磨機１５ｂ
が、回転するとともに研削液（クーラント液）として水
が噴射され、ワーク２０が研磨加工される。その際、研
削液に使用される水とともに飛散する削りくずのマグネ
シウム合金粉末は、所定水分率を含んだ粘土状態となっ
て内壁面に付着することが、ノズル２２からケース１９
の内壁面に対して噴射される水により防止される。

【００２３】そして、マグネシウム合金粉末は、研磨機
１５ｂから噴射される研磨加工用の水とノズル２２から
噴射される水とともに、排出孔１９ｂからタンク１７側
へ落下して回収される。一方、タンク１７内に回収され
た水は、循環使用される。水に浮遊する浮遊物は、上部
仕切板２４ａにより止められ、沈殿物は、下部仕切板２
４ｂにより止められる。上部仕切板２４ａ及び下部仕切
板２４ｂを通過してきた不純物は、最後にフィルタ２５
により除去され、下流室１７ａには不純物が除去された
水が回収される。そして、不純物が除去された水は、再
びポンプ１４により吸入用パイプ２６を介して吸入さ
れ、吐出用パイプ２７を介してノズル２２からケース１
９内に噴射される。

【００２４】また、タンク１７内に回収されたマグネシ
ウム合金粉末と水とが反応して発生する水素ガスは、パ
イプ２９から外部へ排出され、タンク１７内に水素ガス
が溜まることが防止される。

【００２５】次に、ワーク２０の研磨加工を停止する際
は、まず、制御盤１３のストップボタン１３ｂが操作さ
れ、研磨機１５ｂの回転が停止されるとともに研磨機１
５ｂからの水の噴射も停止される。そして、アーム１５
ａが、ワーク２０から離れた状態となり、加工用ロボッ
ト１５は停止される。その後、操作盤１２のストップボ
タン１２ｂが操作されることにより、ポンプ１４の駆動
が停止され、ノズル２２からケース１９の内壁面に対し
ての水の噴射も停止される。

【００２６】従って、加工用ロボット１５の研磨加工
前、加工中及び加工後のいずれの場合においても、ノズ
ル２２からケース１９の内壁面に対して水が噴射される
ことにより、マグネシウム合金粉末がケース１９の内壁
面に付着して、粘土状態となることが防止される。

【００２７】この実施の形態は、以下のような効果を有
する。 （１）ノズル２２からケース１９の内壁面に対して連続
して水が噴射されることより、マグネシウム合金粉末の
ケース１９の内壁面への付着を常に防止でき、マグネシ
ウム合金粉末が粘土状態となることを防止できる。

【００２８】（２）マグネシウム合金粉末がケース１９
の内壁面に付着しないように、水が使用されることによ
り、例えば、研削加工の際に、研削液として油を使用す
る構成と比較して、供給手段からの水と油とが混ざるこ
とがないため、水とマグネシウム合金粉末を分離するの
みで処理できる。また、この場合、ワーク２０から油を
除去する工程を省略できる。

【００２９】（３）タンク１７内には、削りくずとなる
マグネシウム合金粉末に対して大量の水が回収され、そ
の状態のタンク１７にマグネシウム合金粉末が投入され
ることにより、爆発的燃焼限界の水分率となることがな
く、マグネシウム合金粉末を安定した状態で処理でき
る。

【００３０】（４）上部仕切板２４ａ、下部仕切板２４
ｂ及びフィルタ２５が設けられたことにより、タンク１
７から水を循環させて使用する際に、ポンプ１４内にマ
グネシウム合金粉末が入るのを防止できる。

【００３１】（５）ポンプ１４が駆動されることによ
り、下流室１７ａ内のマグネシウム合金粉末が除去され
た後の水を再利用することができ、ノズル２２からケー
ス１９の内壁面に対して噴射される水に、新しい水を供
給する必要がないため、水の使用を節約できる。

【００３２】（６）タンク１７に排水用バルブ１７ｂが
設けられたことにより、タンク１７内の水を容易に交換
することができる。 （７）パイプ２９が、ケース１９及びタンク１７に設け
られたことにより、保管中のマグネシウム合金粉末と水
とが反応した際に徐々に発生する水素ガスを、パイプ２
９から排気することができ、水素ガスの燃焼を防止でき
る。

【００３３】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態を図４に従って説明する。この実施の形態では、加
工手段を利用して手作業でワークの研磨加工が可能な点
と、供給手段及び扉の構成が前記実施の形態と大きく異
なる。前記実施の形態と同一部分は、同一符号を付して
詳しい説明を省略する。なお、図４は、加工機本体を示
す概略斜視図である。

【００３４】図４において、ケース１９の手前の左側面
には、扉２８が設けられ、扉２８は、上部扉２８ａと下
部扉２８ｂとで構成されている。上部扉２８ａを上方向
へ移動させ、下部扉２８ｂを下方向へ移動させることに
より、作業者の手が入る隙間が形成され、上部扉２８ａ
及び下部扉２８ｂが所定位置で固定可能に構成されてい
る。

【００３５】図４に示すように、ケース１９には、加工
手段としてのベルトサンダー３０が斜めに配置された状
態で収容されている。ベルトサンダー３０は、ベルト３
０ａと、２個の回転軸３０ｂとを備え、一方の回転軸３
０ｂは図示しないモータで回転駆動されるように構成さ
れている。ベルトサンダー３０の上方には、ベルト３０
ａ上に研削液が供給できるように、パイプ３１がケース
１９の壁面を貫通した状態で設けられている。制御盤１
３のスタートボタン１３ａが操作されることにより、パ
イプ３１から研削液が供給されるとともに、ベルトサン
ダー３０が駆動され、ストップボタン１３ｂが操作され
ることにより、研削液の供給と、ベルトサンダー３０の
駆動が停止されるように構成されている。

【００３６】ケース１９の上部には、円盤状の付着防止
手段及び供給手段としての噴射器３２が設けられ、ケー
ス１９の上面を貫通する吐出用パイプ２７と、噴射器３
２とが接続されている。噴射器３２には、水を噴射する
ための孔３２ａが、外周縁に多数形成されている。噴射
器３２は、操作盤１２のスタートボタン１２ａが操作さ
れることにより、ポンプ１４から吐出用パイプ２７を介
して供給された水を噴射し、ストップボタン１２ｂによ
り、水の供給が停止されるように構成されている。

【００３７】次に、上記構成の加工機本体１６の作用に
ついて説明する。ワーク２０が、ベルトサンダー３０に
より研磨加工される際は、まず、スタートボタン１３ａ
が操作され、ベルトサンダー３０が駆動を開始するとと
もに、パイプ３１からベルト３０ａ上に水が供給され
る。

【００３８】次に、扉２８の上部扉２８ａが上方向へ移
動され、下部扉２８ｂが下方向へ移動されることによ
り、作業者の手が入る隙間が形成され、前記隙間は、手
を入れて加工作業ができる所定位置で上部扉２８ａ及び
下部扉２８ｂが固定される。そして、手が入る隙間のみ
が開放されていることにより、作業者の顔へのマグネシ
ウム合金粉末の飛散が防止された状態で、ワーク２０
は、研削液が常に供給されている状態のベルトサンダー
３０に当接されて研磨加工される。

【００３９】次に、ワーク２０の研磨加工を停止する際
は、ワーク２０のベルトサンダー３０への当接が停止さ
れ、扉２８が閉じられる。そして、ストップボタン１３
ｂが操作されて、ベルトサンダー３０の駆動及びパイプ
３１からの水の供給が停止される。次に、スタートボタ
ン１２ａが操作されることにより、噴射器３２の孔３２
ａからケース１９の内壁面に対して水が噴射される。

【００４０】そして、再び、ワーク２０の研磨加工を開
始する際は、ストップボタン１２ｂが操作されることに
より、水の噴射が停止され、その後、スタートボタン１
３ａが操作されることにより、パイプ３１から水の供給
及びベルトサンダー３０の駆動が開始され、人の手によ
るワーク２０の研磨加工が可能な状態となる。

【００４１】この実施の形態は、前記実施の形態の
（２）〜（７）に記載の効果の他に、以下のような効果
を有する。 （８）ベルトサンダー３０による研磨加工をしている際
に、マグネシウム合金粉末が、ケース１９の内壁面に付
着しても、噴射器３２の孔３２ａからケース１９の内壁
面に対して水が噴射されて、マグネシウム合金粉末が洗
浄されることにより、マグネシウム合金粉末が粘土状態
になることを防止できる。

【００４２】（９）人の手によりワーク２０が加工され
ている間は、噴射器３２の孔３２ａからケース１９の内
壁面に対しての水の噴射が停止されている構成であるこ
とにより、噴射器３２からの水が人にかかるのを防止で
きる。

【００４３】（１０）ベルトサンダー３０が、斜めに配
置されていることにより、研磨加工をし易くすることが
できる。なお、実施の形態は上記に限らず、例えば以下
のように変更してもよい。

【００４４】・第１の実施の形態において、ノズル２２
をケース１９の内部に設ける構成を、ケース１９の外壁
面の周縁にノズル２２を配設して、ケース１９には孔２
２ａと対応する位置に水を通過させる為の貫通孔を複数
設け、ケース１９の内壁面に水を連続的にゆっくり流す
構成に変更してもよい。このように構成した場合も、マ
グネシウム合金粉末が、所定水分率以下の粘土状態とな
るのを防止できる。

【００４５】・第１の実施の形態において、ケース１９
の内壁面のうち、ワーク２０の加工面と反対面となる内
壁面には、水を噴射しない構成に変更してもよい。この
場合、ノズル２２の形状を、コ字状に形成すればよい。

【００４６】・第１の実施の形態において、ノズル２２
からケース１９の内壁面に対して、所定時間毎に水を噴
射する構成に変更してもよい。この場合、噴射する水の
量を節約するとともに、ケース１９の内壁面に対するマ
グネシウム合金粉末の付着を防止できる。

【００４７】・第２の実施の形態において、ベルトサン
ダー３０と噴射器３２からの水の噴射の構成を自動化し
てもよい。例えば、制御盤１３のストップボタン１３ｂ
を操作することによりベルトサンダー３０を停止すると
同時に、操作盤１２のスタートボタン１２ａを操作しな
くても、水が噴射器３２から噴射する構成に変更する。
また、ベルトサンダー３０の駆動を開始するためにスタ
ートボタン１３ａが操作された際には、ストップボタン
１２ｂを操作しなくても、噴射器３２からの水の噴射が
停止されるように構成する。この場合、手作業でワーク
２０を加工する作業者の操作を低減することができる。

【００４８】・第２の実施の形態において、手作業でワ
ーク２０を加工する作業者に対して、所定時間毎に警告
音が鳴ると同時に、噴射器３２から水が噴射される構成
に変更してもよい。この場合、所定時間毎に水が噴射器
３２から噴射されることにより、作業者に休憩を与える
と同時に、マグネシウム合金粉末が所定水分量以下の粘
土状態となって、ケース１９の内壁面に付着するのを確
実に防止できる。

【００４９】・第２の実施の形態において、扉２８の位
置をベルトサンダー３０に対して横から手を延ばして加
工する位置に変更してもよい。 ・第２の実施の形態において、扉２８が第１の実施の形
態のように全部開放される構成に変更してもよい。

【００５０】・ケース１９の内壁面に、マグネシウム合
金粉末が付着しない加工が施された構成に変更してもよ
い。例えば、マグネシウム合金粉末が滑り落ちるような
膜でケース１９の内壁面を被覆する。この場合、水を噴
射させなくても、内壁面へのマグネシウム合金粉末の付
着を防止できる。

【００５１】・マグネシウム合金加工機１１を用いてワ
ーク２０を加工するのに、研磨加工に限らず、穿孔盤、
旋盤や歯切り盤等にも適用する構成に変更してもよい。 ・上記実施の形態において、ケース１９の内壁面に対し
てのみ供給手段から水が供給される構成に限らず、ケー
ス１９の天井面に対しても、水が噴射される構成に変更
してもよい。

【００５２】・上記実施の形態において、ケース１９の
内壁面に対して噴射される水を、タンク１７に回収され
た水を使用する構成に限らず、新しい水を使用する構成
に変更してもよい。

【００５３】・上記実施の形態において、マグネシウム
合金で形成されたワーク２０に限らず、マグネシウムで
形成されたワーク２０にマグネシウム合金加工機１１を
使用する構成に変更してもよい。

【００５４】次に上記実施形態から把握できる技術的思
想について、以下に記載する。 （１）請求項１及び請求項２に記載の発明において、前
記加工手段の下には、供給手段から供給するための水
と、加工手段が使用される際に供給される水とを回収す
るタンクが設けられている。

【００５５】（２）請求項１又は請求項２及び技術的思
想（１）に記載の発明において、前記タンクに回収され
る水は、マグネシウム又はマグネシウム合金粉末が除去
された後に、循環して再利用される。

【００５６】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１及び請
求項２に記載の発明によれば、マグネシウム又はマグネ
シウム合金加工機内において、マグネシウム又はマグネ
シウム合金粉末が所定水分量以下の粘土状態となること
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はマグネシウム合金加工機を示す模式正
面図、（ｂ）は同じく模式側面図。

【図２】第１の実施の形態の加工機本体を示す概略斜視
図。

【図３】爆発的燃焼可能なマグネシウム合金粉末粒度と
水分率との関係を示すグラフ。

【図４】第２の実施の形態の加工機本体を示す概略斜視
図。

【符号の説明】

１１…マグネシウム合金加工機、１５…加工手段として
の加工用ロボット、１５ａ…加工用ロボットを構成する
アーム、１５ｂ…加工用ロボットを構成する研磨機、１
９…ケース、２０…ワーク、２２…付着防止手段及び供
給手段としてのノズル、３０…加工手段としてのベルト
サンダー、３２…付着防止手段及び供給手段としての噴
射器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マグネシウム又はマグネシウム合金で形成
   されたワークを研削加工可能な加工手段と、前記加工手
   段を覆うように設けられたケースと、前記ケースに前記
   ワークを研削加工した際に排出される削りくずの付着を
   防止する付着防止手段とを備えていることを特徴とする
   マグネシウム又はマグネシウム合金加工機。
2. 【請求項２】前記付着防止手段は、前記ケースの内面に
   対して水を供給する供給手段であることを特徴とする請
   求項１に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金加工
   機。